中國(guó)空間站如何筑夢(mèng)“太空之家”

“夜空中最亮的星”，你看到了嗎？日前，中國(guó)空間站天和核心艙頻繁過境，引得各地天文愛好者爭(zhēng)相觀測(cè)、拍攝，一睹“天和”的亮麗身影。

而在天和核心艙內(nèi)，3名中國(guó)航天員已經(jīng)生活和工作了一段時(shí)間——吃穿住行有序規(guī)律，核心艙里越來越有家的感覺;首次出艙活動(dòng)圓滿成功，一系列技術(shù)突破驚艷亮相……

健身設(shè)施很齊備

日前，一段航天員“裝修”空間站衛(wèi)生區(qū)的視頻，讓人們對(duì)太空生活產(chǎn)生了更多興趣。視頻中，航天員聶海勝、劉伯明和楊洪波仔細(xì)研究安裝說明，親自上手“搞裝修”，將衛(wèi)生區(qū)的設(shè)施一一組裝到位。

從太空生活必備的衛(wèi)生區(qū)、獨(dú)立睡眠區(qū)，到各具特色的鍛煉區(qū)和就餐區(qū)，天和核心艙的艙內(nèi)活動(dòng)空間從天宮一號(hào)的15m3提升到了整站110m3。

在健身區(qū)，核心艙內(nèi)有太空自行車、太空跑臺(tái)、抗阻鍛煉裝置等設(shè)施。與地面上的跑步機(jī)不同，太空跑臺(tái)增加了重力模擬裝置，可施加一定壓力將航天員束縛在跑步機(jī)上。如此一來，航天員可以在相當(dāng)于正常重力的環(huán)境下運(yùn)動(dòng)，既鍛煉了骨骼肌，也可通過壓迫骨骼刺激骨的重建，有效應(yīng)對(duì)失重給人體帶來的一系列影響。

太空自行車可以通過增加間歇或者沖刺的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，刺激航天員的心率閾值，增加心血管的調(diào)節(jié)能力。在蹬車運(yùn)動(dòng)時(shí)，航天員需佩戴專用的呼吸器強(qiáng)化心肺功能，還有專門的上肢鍛煉模式裝置增加全身鍛煉效果。

無(wú)論在地球還是太空，科學(xué)健身都很重要。在空間站傳回的視頻中，聶海勝在15分鐘的太空跑步后，摘下重力模擬器，對(duì)小腿進(jìn)行按摩，緩解肌肉疲勞。

開展日常的生活照料、身體鍛煉，定期監(jiān)測(cè)、維持與評(píng)估自身健康狀態(tài)，是航天員的重要任務(wù)之一。據(jù)了解，每位航天員每天需鍛煉約兩個(gè)小時(shí)，以防止心血管功能失調(diào)、骨質(zhì)脫鈣、肌肉萎縮等“太空病”。

生活方式“很地球”

在航天食品方面，天和核心艙內(nèi)配置了120余種葷素搭配、營(yíng)養(yǎng)均衡、品種豐富、口感良好、長(zhǎng)保質(zhì)期的航天食品。早餐有面包和粥，還有醬蘿卜、鹵鵪鶉蛋等美食;午餐有炒飯、豬排、土豆、牛肉湯等，還有特色食品粽子;晚餐有金槍魚、油麥菜、香菇……再加上水果、巧克力、餅干等輔食，航天員不必?fù)?dān)心在太空吃不飽、吃不好。

此外，就餐區(qū)域配置了食品加熱、冷藏及飲水設(shè)備，還有折疊桌，方便航天員就餐。在不久前公布的視頻中，很多人跟隨3名航天員過了一把太空“吃播”癮。

空間站里設(shè)計(jì)了獨(dú)立的睡眠區(qū)，確保航天員不受干擾，享受相對(duì)高質(zhì)量的睡眠。雖然還是要到睡袋中休息，但航天員不必像以前那樣“站著睡”，而是可以安心“躺著睡”。

除了一些要在夜晚完成的特殊任務(wù)，航天員的休息時(shí)間大都與地球上一致。中國(guó)載人航天工程航天員系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師黃偉芬表示，地面的工作人員早上8時(shí)上班，航天員也要在那時(shí)溝通當(dāng)天的工作計(jì)劃。每晚八九點(diǎn)鐘下班前，天地還會(huì)就當(dāng)天和明天的工作進(jìn)行例行溝通。

在太空洗浴也是一個(gè)難題。雖然不能像在地球上一樣淋浴、泡澡，但航天員可以將濕毛巾加熱后擦拭身體。洗頭時(shí)則把浴帽套在頭上，用免洗洗發(fā)液揉搓洗凈。同時(shí)，空間站內(nèi)還有一間“包裹式淋浴間”，航天員可以在其中用噴槍沖洗身體并擦拭干凈。

工作之余時(shí)，航天員的休息生活也多姿多彩?？臻g站內(nèi)實(shí)現(xiàn)了“移動(dòng)Wi-Fi”全覆蓋，創(chuàng)造了一個(gè)智能家居的生活空間。每一個(gè)航天員都有一個(gè)手持終端，可以根據(jù)個(gè)人需求通過應(yīng)用調(diào)節(jié)艙內(nèi)照明環(huán)境，如睡眠模式、工作模式、運(yùn)動(dòng)模式等，通過艙內(nèi)燈光的變化調(diào)節(jié)情緒，避免長(zhǎng)時(shí)間處于單調(diào)環(huán)境所帶來的不適。此外，航天員還可以視頻通話，也可以即時(shí)接入移動(dòng)終端，在空間站享受網(wǎng)絡(luò)生活。

天地通訊很便利

7月4日，經(jīng)過約7小時(shí)的出艙活動(dòng)，航天員乘組圓滿完成出艙活動(dòng)期間的既定任務(wù)，標(biāo)志著空間站階段航天員首次出艙活動(dòng)取得圓滿成功。

無(wú)論是出艙活動(dòng)還是空間站內(nèi)的工作生活，都離不開天地間的大力協(xié)同和艙內(nèi)外的密切配合。特別是出艙活動(dòng)時(shí)，與地面建立高速及時(shí)的通信聯(lián)系尤為重要，這是對(duì)空間站天和核心艙與地面測(cè)控站間通信能力的一大考驗(yàn)。

航天科技集團(tuán)五院研制的第三代中繼終端產(chǎn)品，通過與中繼衛(wèi)星天鏈一號(hào)和天鏈二號(hào)建立中繼鏈路，實(shí)現(xiàn)中繼通信，確保航天員與地面通信的實(shí)時(shí)暢通，好比在太空中搭建了地面與中繼衛(wèi)星、中繼衛(wèi)星與航天員之間的“天路”。

空間站中繼終端與其他型號(hào)在設(shè)計(jì)上最大的區(qū)別在于，為了保證在軌使用的長(zhǎng)壽命，需要具備在軌可維修性。為此，空間站中繼終端采用了集成化、模塊化的設(shè)計(jì)思路，在保證傳輸信號(hào)質(zhì)量的同時(shí)，方便航天員維修更換。與上一代系統(tǒng)相比，該產(chǎn)品具有通信距離更遠(yuǎn)、通信速率更高、工作壽命更長(zhǎng)等特點(diǎn)，同時(shí)具有更強(qiáng)的空間環(huán)境抗電磁干擾能力，并支持多名航天員同時(shí)出艙活動(dòng)時(shí)的通話功能。

機(jī)械手臂很給力

在出艙活動(dòng)中，空間站核心艙機(jī)械臂引人注目，航天員與機(jī)械臂協(xié)同工作的能力在出艙活動(dòng)中得到了展示。

核心艙機(jī)械臂是目前同類航天產(chǎn)品中復(fù)雜度最高、規(guī)模最大、控制精度最高的空間智能機(jī)械系統(tǒng)，主要承擔(dān)艙段轉(zhuǎn)位、航天員出艙活動(dòng)、艙外貨物搬運(yùn)、艙外狀態(tài)檢查、艙外大型設(shè)備維護(hù)等八大類在軌任務(wù)。

中國(guó)空間站核心艙機(jī)械臂展開長(zhǎng)度為10.2米，最多能承載25噸的重量，是空間站中的“大力士”。作為中國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域，科研人員在研制過程中在關(guān)鍵技術(shù)、原材料選用、制造工藝、適應(yīng)空間站環(huán)境的長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)等方面均取得了突破和創(chuàng)新，全部核心部件實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

據(jù)專家介紹，機(jī)械臂肩部設(shè)置了3個(gè)關(guān)節(jié)、肘部設(shè)置了1個(gè)關(guān)節(jié)、腕部設(shè)置了3個(gè)關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)1個(gè)自由度，就如同人的手臂一般，具有七自由度的活動(dòng)能力。通過各個(gè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)，機(jī)械臂能夠?qū)崿F(xiàn)自身前后左右任意角度與位置的抓取和操作，為航天員順利開展出艙任務(wù)提供強(qiáng)有力的保證。

為擴(kuò)大任務(wù)觸及范圍，空間站核心艙機(jī)械臂還具備“爬行”功能——核心艙機(jī)械臂采用“肩3+肘1+腕3”的關(guān)節(jié)配置方案，肩部和腕部關(guān)節(jié)配置相同，這意味著機(jī)械臂兩端活動(dòng)功能是一樣的。機(jī)械臂通過末端執(zhí)行器與目標(biāo)適配器對(duì)接與分離，同時(shí)配合各關(guān)節(jié)的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)在艙體上的爬行轉(zhuǎn)移。F618D453-F6AD-4A44-B3E4-0C943731C6CE